N65.交通路口擁堵程度的量化與評價要點(diǎn)

PAGEPAGE3交通路口擁堵程度的量化與評價—從武漢市珞喻路看交通堵塞參賽隊(duì)員：路康奕指導(dǎo)老師：王維佳學(xué)校：華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)摘要交通擁堵既是一個經(jīng)濟(jì)問題，又是一個社會問題，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的瓶頸，備受人們的廣泛關(guān)注。對交通擁堵程度的判斷，廣大市民往往是憑經(jīng)驗(yàn)和直覺進(jìn)行的，如，“人車擠成一團(tuán)”、“前看不到頭，后看不到尾”等等，缺乏量化手段，具有一定的主觀性和片面性。因此，對交通擁堵程度的量化及評價的研究具有重要意義和理論價值。本文研究的成果如下：以武漢市珞喻路為研究對象，采取跟車調(diào)查、隨機(jī)乘車調(diào)查以及問卷調(diào)查三種方式，綜合考查了交通道路運(yùn)行狀況，從宏觀上得出了珞喻路段經(jīng)常堵車的原因。以交通路口作為研究的切入點(diǎn),分析了路口的通行能力和紅綠燈間隔時間的內(nèi)在關(guān)系，得出了道路通暢與否取決于路口實(shí)際通行能力的結(jié)論。提出了交通路口擁堵級別的量化模型，并且，當(dāng)停車線之間的距離為零時，模型可以評價路段任一截面的擁堵程度。計(jì)算了珞喻路——街道口擁堵級別，從微觀上得出街道口處于堵塞狀態(tài)的結(jié)論，認(rèn)為路口每次綠燈的持續(xù)時間制約了路口的實(shí)際通行能力，應(yīng)該根據(jù)交通流量的大小實(shí)時調(diào)整紅綠燈時間的方案。量化模型的計(jì)算簡單、容易，具有實(shí)用性。設(shè)計(jì)了一份居民出行方式的調(diào)查表。根據(jù)出租車票提供的信息，統(tǒng)計(jì)和分析了近三年武漢市出租車的運(yùn)行狀況。本項(xiàng)目為城市交管部門減輕交通擁堵壓力、采取緩堵措施提供了科學(xué)依據(jù)，同時也為出行者選擇繞開擁堵路段、滿足出行需求提供了便利，具有一定的實(shí)用和推廣價值。關(guān)鍵詞：交通擁堵；量化模型；通行能力；紅綠燈；調(diào)查表一、問題的提出與研究思路交通是城市的“血液”，是城市生命和活力的表現(xiàn)，也是衡量城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，城市化進(jìn)程的步伐加快，機(jī)動車數(shù)量的迅猛增加，交通擁堵已經(jīng)成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的一個重要瓶頸，嚴(yán)重影響著城市生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，困擾著城市居民的工作與生活，惡化著城市的生態(tài)環(huán)境，令人十分憂慮。交通擁堵不僅是一個經(jīng)濟(jì)問題，也是一個社會問題，備受人們廣泛關(guān)注。有人戲稱“交通擁堵”為“城市病”，或者定義為城市“三難問題”（乘車難、行車難、停車難）?？墒?，對交通擁堵程度的判斷，大多市民往往憑直覺和經(jīng)驗(yàn)，如，“前看不到頭，后看不到尾”、“走走停停，停停走走，猶如蝸行”、“人車擠成一團(tuán)”等來形容堵車的強(qiáng)度,缺乏量化手段，帶有一定的主觀性和片面性。而文獻(xiàn)對交通擁堵程度的評價，通常提供一些專業(yè)術(shù)語，如，出行影響指標(biāo)、交通流參數(shù)指標(biāo)、服務(wù)水平指標(biāo)等，這些指標(biāo)體系讓普通市民無所適從，難以理解。因此，如何刻劃和建立一個交通道路擁堵程度的量化模型，給出緩解交通堵塞問題的相應(yīng)措施，這是我們研究的主要目的。研究的思路：(1)以武漢市交通主干道——珞喻路為研究對象，設(shè)計(jì)了一份居民出行方式的調(diào)查表，采取跟車調(diào)查、隨機(jī)乘車調(diào)查以及問卷調(diào)查三種方式，利用“人、車、路”綜合考察交通運(yùn)行狀況，從宏觀上得出了珞喻路段經(jīng)常堵車的原因；(2)通過分析路口的實(shí)際通行能力，建立了交通路口擁堵程度的量化模型，計(jì)算了珞喻路——街道路口的擁堵級別，得出了道路通暢取決于交叉口實(shí)際通行能力的結(jié)論；進(jìn)而利用“點(diǎn)、線、面”相結(jié)合的方式，計(jì)算了珞喻路段的擁堵程度，并認(rèn)為路口的紅綠燈間隔時間制約了路口的實(shí)際通行能力，需要根據(jù)車流量的大小進(jìn)行實(shí)時調(diào)整的結(jié)論。（3）收集了2007年到2009年部分武漢市客運(yùn)統(tǒng)一發(fā)票，統(tǒng)計(jì)了武漢市出租車運(yùn)行的平均時速，得出了城市交通總體還處于擁堵程度的結(jié)論。建立的模型和結(jié)論可以為交管部門減輕交通擁堵的壓力、采取緩堵的措施提供科學(xué)依據(jù)，同時也為出行者選擇繞開擁堵路段、滿足出行需求提供便利，具有實(shí)用和推廣價值。二、武昌區(qū)珞喻路交通現(xiàn)狀與分析武漢位于湖北省東部，由漢口、漢陽、武昌三鎮(zhèn)組成，長江與漢水的交匯處，素有“九省通衢”之稱，是中國中部最大的樞紐型特大城市，具有承東啟西、溝通南北、維系四方的重要作用，是中國經(jīng)濟(jì)地理的“心臟”。在經(jīng)濟(jì)日漸活躍、城市日益繁榮的同時，也被城市交通擁堵問題所困繞。多年來，武漢市民飽受堵車之苦。2009年，武漢市開展了一場從市長到市民全民行動的“治堵戰(zhàn)”，然而交通擁堵狀況并未緩解，交通形勢不容樂觀。由廣大市民選出的武漢市交通“十大堵點(diǎn)”依次為：1）武漢長江大橋；2）江漢路步行街；3）武昌街道口；4）武昌小東門；5）漢口循禮門；6）漢口常青路；7）武昌火車站；8）武昌岳家嘴至梨園；9）武昌丁字橋；10）漢口竹葉山轉(zhuǎn)盤。圖1為武漢市城市交通部分截圖，十大堵點(diǎn)地理位置的分布及待考察的珞喻路段見圖1所示?？梢钥闯?，武漢市交通“十大堵點(diǎn)”中，武昌區(qū)占5個，而武昌區(qū)珞喻路段就占2個堵點(diǎn)，分別是武昌街道口和武昌丁字橋，武昌區(qū)另外4個堵點(diǎn)如武漢長江大橋、武昌小東門、武昌岳家嘴至梨園、武昌火車站則坐落在珞喻路段的上游或周邊附近的地理位置上。因此，當(dāng)珞喻路段或者在該路段的某一交叉路口上一旦出現(xiàn)了交通擁堵，堵塞現(xiàn)象可能傳播蔓延，影響交通路網(wǎng)的其他區(qū)域，在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)中形成惡性的飽和循環(huán)，導(dǎo)致交通嚴(yán)重阻塞，出行者將苦不堪言。例如，2009年9月5日，正值各大高校新生報(bào)到高峰期，從武昌大東門到武昌魯巷約9.29公里長的路段，出現(xiàn)了交通大癱瘓，珞喻路段幾乎成了停車場(來源：荊楚網(wǎng)/a/20090906/000006.htm)。由以上分析可知，選擇珞喻路段考察城市交通堵塞問題具有典型意義。圖1:圖1:武漢市“十大堵點(diǎn)”地理位置分布武昌區(qū)珞喻路段基本特點(diǎn)武昌珞喻路是武漢市重要的交通大動脈，它東連東湖高新科技開發(fā)區(qū)和葛店經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，西連武珞路至武漢長江一橋，南面是武昌火車站，北面是湖北省政府和東湖風(fēng)景區(qū)，全長約8.5公里，沿途有8個重要交叉路口（1：丁字橋、2：亞貿(mào)廣場站、3：街道口、4：廣埠屯站、5：卓刀泉站、6：東湖開發(fā)區(qū)站、7：魯巷站、8：關(guān)山口），如圖2所示。圖2：珞喻路交通圖珞喻路圖2：珞喻路交通圖龐大的商業(yè)圈。從珞喻路丁字橋到關(guān)山口（華中科技大學(xué)）,街道兩邊沿途有中南商圈、街道口商圈、廣埠屯電腦城，魯巷光谷中心等特大型商場活動中心，這些集購物、休閑、娛樂為一體的中心，擁有吸引大量消費(fèi)群體的各種設(shè)施。龐大的科技和文化中心。據(jù)調(diào)查，以珞瑜路魯巷光谷中心為圓心，5公里半徑范圍內(nèi)，匯集了武漢80%以上大學(xué)，云集了華中科技大學(xué)、華中師范大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、武漢大學(xué)、中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)、中南民族大學(xué)、武漢理工大學(xué)、武漢工程大學(xué)等大約42所高校，而武漢市在校大學(xué)生人數(shù)達(dá)104萬，已躍居全國第一（2008年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），是世界上大學(xué)生密集程度最高的地域。在校大學(xué)生構(gòu)成了一支龐大而固定的消費(fèi)群，對交通的需求大。蓬勃發(fā)展的國家級東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)（武漢·中國光谷）。珞喻路魯巷廣場是開發(fā)區(qū)的中心地帶，聚集了2000多家高新技術(shù)企業(yè)，NEC、西門子、正大集團(tuán)、長飛光纖等國際大型企業(yè)星羅棋布。新區(qū)的開發(fā)吸引了大量的居民和從業(yè)人員，而作為城市主干道的珞瑜路和平行道路就成為輸送這些人群的主要紐帶之一。日趨完善的公共服務(wù)設(shè)施。珞喻路街道兩側(cè)，緊鄰有湖北省婦幼保健院、武漢陸軍總醫(yī)院、武漢大學(xué)口腔醫(yī)院和湖北省中醫(yī)院等四家三甲醫(yī)院；五月花大酒店、珞珈山、湖濱花園、華美達(dá)、珞洪山雄楚國際大酒店等五家五星級酒店；此外，還有東湖國家高新區(qū)·科技會展中心以及華中科技大學(xué)光谷體育館等大型會議和體育設(shè)施。不斷改善的城交系統(tǒng)。按照8684武漢公交查詢網(wǎng)(/)提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出：武漢市2009年公交線路共245條（不含遠(yuǎn)城客運(yùn)線及小公共汽車線路）、公交車輛共5700臺（不含遠(yuǎn)城區(qū)公交車、不含小公共汽車），其中，武漢市珞喻路主干道上共有55條不同的公交線路(不含區(qū)間車和通宵車)，配車約為1650輛，日均通行量為23100臺次左右；武漢市最長的715公交線路，全長約28.9公里，貫通漢口和武昌東西方向，沿線經(jīng)過珞喻路段。見表1。主干道交通設(shè)施良好，承載著廣大市民上班、購物、郊游等各種交通需求，發(fā)揮了巨大作用。另外，還有:武黃高速公路、滬蓉高速公司、京珠高速公路、107國道等毗連武漢東湖高新開發(fā)區(qū)。表1:珞喻路沿線重要交通站點(diǎn)一覽表序號站點(diǎn)名稱站點(diǎn)位置及公交線路備注1丁字橋位于五月花大酒店、洪山公園南門前。線路為：1518255966308401413503510518519521536538540564576581583586590593596601608702703709710715723728729804806811907913共39條線路2亞貿(mào)廣場站位于武商亞貿(mào)廣場前，武漢陸軍總醫(yī)院大門口。線路為：1518255966308318401413503510518519521536538564576581583586593596601608702703709710715723728729804806811901907913共39條線路3街道口位于武漢理工大學(xué)，湖北省婦幼保健院，街道口商圈。線路為：1518255966308317318401413510518519521536538564576581583586593596601608702703709715728729804806901907913共36條線路4廣埠屯站位于廣埠屯華中師大門、武漢大學(xué)測繪學(xué)院前，廣埠屯電腦城。線路為：1518255966308312318401510518521536538552572581583593596601702703709715724728804806810901907913共33條線路5卓刀泉站位于武路路卓刀泉路口、卓刀泉公園。線路為：151825596672308312318401510518521536538552572581583591593596601702703709715724728804806810901907913共35條線路6東湖開發(fā)區(qū)站位于武洛路湖濱花園酒店、武漢科技會展中心前。線路為：1518255972312401510518521536583591593702703709728810901913共21條線路7魯巷站位于魯巷光谷廣場、華美達(dá)五星級酒店、光谷中心商圈。線路為：151825312510518521536591593702703718755756789903912共18條線路8關(guān)山口位于華中科技大學(xué)南大門。線路為：151825312510518521536591593702703718755756789903912共18條線路交通生成—武漢市機(jī)動車的保有量城市交通是一個由人、車、路、管理技術(shù)等因素構(gòu)成的復(fù)雜大系統(tǒng)，交通暢通與否需要系統(tǒng)中各要素的有機(jī)協(xié)調(diào)配合，例如，現(xiàn)代城市交通中出現(xiàn)的“道路年年建，出行照樣堵”就形象地說明了道路的建設(shè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于車輛的增長速度，交通需求增長大于交通供給，進(jìn)而又形成了新一輪交通擁堵現(xiàn)象。根據(jù)武漢市國土規(guī)劃局2009年發(fā)布的城市交通“藍(lán)皮書”，數(shù)據(jù)表明：武漢市機(jī)動車擁有量快速增長。2008年底，武漢市機(jī)動車擁有量達(dá)到76.9萬輛，其中，私人機(jī)動車擁有量達(dá)到55.9萬輛，占全市機(jī)動車總量的71.5%，比2007年增加了約4.8萬輛，增長9.3％。其中，私人客車達(dá)到30.8萬輛，比2007增加6.2萬輛，增長25.3%，機(jī)動車的增加主要來自于私人客車。表2是武漢市2000年—2009年機(jī)動車擁有量及逐年的增長率。城市道路交通設(shè)施和停車設(shè)施不斷改善。2008年武漢市城區(qū)道路面積從2007年的4771萬平方米增至5809萬平方米，增長42.7%；人均道路面積9.30平方米增至9.75平方米，增長4.83%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2008年城區(qū)約有停車泊位22.6萬個，比2007年增加了1萬個停車位，增加幅度為4.6%。此外，珞喻路段卓刀泉立交橋也于2009年11月20日全線通車，沿線修建了三座人行橋和二座人行地下通道。然而，在城市交通設(shè)施和通行條件得到了提高的同時，武漢市許多重要路段（或路口）仍出現(xiàn)了不同程度的交通擁擠和阻塞現(xiàn)象，成為城市發(fā)展過程的瓶頸。在高峰小時內(nèi)，2008年武漢市區(qū)交通量在1萬輛以上的路口由2007年的16處增至19處，7000輛以上的路口由45處增至50處。擁堵的路口直接導(dǎo)致了武漢三鎮(zhèn)的行車速度減慢，平均車速為23.3公里/小時。其中，武昌道路平均時速為24.7公里/小時，而珞喻路一線最擁堵，平均時速僅18.8公里/小時。城市居民每天平均用于交通的時間約為77分鐘，比1998年的62分鐘增加15分鐘。由上分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路面積的供給總是有限的，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)具有較長周期，與快速增長的交通車輛相比，特別是人們私有車輛擁有量的迅猛增加，城市道路承擔(dān)了更大的交通流量城市交通仍面臨著擁堵的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。值得注意的是，雖然控制武漢市機(jī)動車擁有量會對交通擁堵起到一定程度的緩解作用，但著眼點(diǎn)不在于減少機(jī)動車擁有量的數(shù)量，而在于降低道路上的交通流量和交通成本。表2：武漢市機(jī)動車保有量年份機(jī)動車保有量（輛）增長率(%)2000353，2512001447，50526.681882002506，01013.073602003560，64910.798012004623，30211.175082005653，0234.7683152006703，0127.6550142007730，2283.8713422008769，3445.3566832009792，3452.989690圖3：武漢市機(jī)動車保有量圖3：武漢市機(jī)動車保有量圖交通生成—珞喻路段的居民出行方式在城市交通擁堵日益嚴(yán)重的背景下，考察居民出行的方式，研究居民出行特點(diǎn)和內(nèi)在規(guī)律，對合理分配城市交通資源、緩解交通堵塞、提高城市道路的利用率是有意義的，具有實(shí)用價值。居民出行方式—調(diào)查表的設(shè)計(jì)根據(jù)不同的地域特點(diǎn)，武漢市區(qū)可以劃分為如下四類活動區(qū)域:（1）商業(yè)居住區(qū)；（2）居住工業(yè)混合區(qū)；（3）高校區(qū)；（4）城郊結(jié)合區(qū)。珞喻路段街道兩側(cè)，聚集有武漢理工大學(xué)、武漢大學(xué)、華中師范大學(xué)、武漢體育學(xué)院、中國地質(zhì)大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校和其它大專院校，還有洪山中學(xué)、卓刀泉中學(xué)等中等教育,人口密集大，是一個名副其實(shí)的文化教育密集區(qū),因此，我們將珞喻路段周邊活動區(qū)域劃分為高校區(qū)。居民出行方式的組成較為復(fù)雜，影響出行者進(jìn)行交通方式選擇也比較多。從靜態(tài)屬性和動態(tài)行為這兩個方面來考察居民出行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一份居民出行方式調(diào)查表。圖4：圖4：居民出行調(diào)查表示意圖其中，出行目的：指工作(包括上班、上學(xué)、公務(wù)等)；生活(購物、探親訪友等)；娛樂(娛樂、旅游等)。交通工具：指公交車、出租車、私車、自行車、步行等在內(nèi)的5種日常出行工具。擁堵程度：指居民出行時交通運(yùn)行狀況，分為四個擁堵級別，分別是：暢通(用綠色表示)、擁擠（用黃色表示）、堵塞（用橙色表示）、嚴(yán)重堵塞（用紅色表示）。其定義見后面說明。對珞喻路段上的行人進(jìn)行問卷調(diào)查，當(dāng)場發(fā)放、填寫并收回，一共有110份調(diào)查報(bào)告。居民出行方式—調(diào)查表的統(tǒng)計(jì)交通工具的選擇以上表明：居民出行工具仍以公交車、自行車為主導(dǎo)，占全部出行比例的59.6%，其中，以自行車或步行的出行者，其生活所在地與到達(dá)的目的地較近，并且隨著出行距離的增加，出行方式的“機(jī)動化”程度逐步提高。一般2公里以內(nèi)步行為主；超過3公里，選擇自行車出行的方式逐漸降低；3公里到6公里之間的距離，乘坐出租車的數(shù)量增加；而出行6公里以上，乘坐公交車的數(shù)量明顯增多。同時，受調(diào)查者學(xué)生身份較多。表3：表3：居民出行交通工具選擇調(diào)查表選項(xiàng)問卷數(shù)量(94份)百分比(%)圖表(a)公交車2930.9(b)出租車1819.1(c)私車11.1(d)自行車2728.7(e)步行1920.2空白16交通擁堵程度的統(tǒng)計(jì)交通擁堵程度是一個模糊的概念，調(diào)查表中對交通擁堵程度的判斷，主要依賴于被調(diào)查者的個人直覺和主觀經(jīng)驗(yàn)。表4：表4：居民對交通擁堵程度經(jīng)驗(yàn)調(diào)查表選項(xiàng)問卷數(shù)量(110份)百分比(%)圖表(a)嚴(yán)重堵塞3531.8(b)堵塞4238.2(c)擁擠2320.9(d)暢通109.1造成珞喻路段交通堵塞的宏觀原因珞瑜路為武昌地區(qū)最重要的城市主干道，機(jī)動車流量大，人口密度大，用地開發(fā)強(qiáng)度大，交通吸引也較大。種種原因使得該路段成為交通擁堵路段。三、交通路口擁堵程度的量化模型珞瑜路是一條交通擁堵路段，其交叉路口是交通匯合、轉(zhuǎn)換、通過的地點(diǎn),也是路段通行能力與交通安全上的瓶頸。因此，我們以珞喻路重要路口——街道口作為研究的切入點(diǎn),進(jìn)而來研究路段的擁堵情況。具體研究思路:介紹了路口通行能力的基本概念,給出了交通擁堵的含義和分類。利用已收集的武漢市客運(yùn)出租車統(tǒng)一發(fā)票的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出出租車不同時段的平均車速，為路口通行能力的計(jì)算作準(zhǔn)備。利用交通路口通行能力，建立路口擁堵程度的量化模型，進(jìn)而計(jì)算出街道口的擁堵級別。將路口擁堵程度的量化模型進(jìn)行推廣，建立路段擁堵程度的量化模型，計(jì)算了珞喻路段的擁堵級別。通行能力的概念和交通擁堵的分類通行能力的概念通行能力又稱為“交通容量”,表示在一定道路與交通條件下,單位時間內(nèi)一條車道或道路某斷面能連續(xù)通過車輛或行人的能力。通行能力包括路口通行能力和道路通行能力。路口通行能力是指每小時或每日能進(jìn)入路口的最大流量。路段通行能力是指路段某截面能通過的最大小時流量或最大日流量。交通擁堵的分類交通擁堵主要是出行者對時間和車速的一種感覺，即出行車輛在交通道路或交叉口上排隊(duì)或者緩慢移動的現(xiàn)象。目前，對城市交通運(yùn)行狀態(tài)或交通擁堵的量化和分類，國內(nèi)外還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)采用的劃分方式都有不同之處，主要有以下幾類:以平均速度值作為劃分依據(jù)國內(nèi)外一般用城市主干道上機(jī)動車的平均車速來評價道路的暢通程度。暢通程度分為暢通、擁擠、堵塞和嚴(yán)重堵塞四種情況，其中，后三種情況統(tǒng)稱為擁堵。在我國，許多城市采用速度值劃分的方法，但是不同規(guī)模的城市和地區(qū)，劃分的標(biāo)準(zhǔn)有所不同，這主要是由于人們對暢通與擁堵的接受程度可能不一致造成的。我國一般以平均車速20千米/小時作為擁擠與堵塞的分界線，以平均車速10千米/小時作為堵塞與嚴(yán)重堵塞的分界線。為清晰起見，茲將其速度和具有的特點(diǎn)列表如下：表5：表5：交通擁堵程度和速度關(guān)系表城市主干道速度特點(diǎn)暢通車輛運(yùn)行受外界制約較小，車流比較穩(wěn)定擁擠車輛運(yùn)行車速較低,有一定延誤,排隊(duì)現(xiàn)象時有發(fā)生,車流不穩(wěn),可以接受堵塞車輛運(yùn)行速度較低,延誤較大,始終有車輛排隊(duì)，有較大延誤,飽和度較高,能忍受嚴(yán)重堵塞車輛速度極低,幾乎不能前行,始終有車輛排隊(duì),基本飽和或超飽和，難以忍受以排隊(duì)長度、紅綠燈次數(shù)作為劃分依據(jù)據(jù)《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一道路交通阻塞度及評價方法》中規(guī)定:城市道路信號控制交叉口阻塞評定指標(biāo)為：車輛行至信號燈控制交叉口，3次綠燈顯示未通過路口的為阻塞，5次綠燈顯示未通過路口的為嚴(yán)重阻塞；無信號燈控制交叉口（包括環(huán)形交叉口、立交橋）若車輛在路口外的車行道上受阻排隊(duì)長度超過400米的為嚴(yán)重阻塞；城市道路路段阻塞度評定指標(biāo)為：車輛在車行道上受阻排隊(duì)長度超過的為阻塞；排隊(duì)長度超過的為嚴(yán)重阻塞。武漢市出租車不同時段平均車速統(tǒng)計(jì)由以上的分析可知，在影響道路通行能力的諸多因素中，車速是極其重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)城市交通某一路段出現(xiàn)交通擁堵時，表現(xiàn)的特征是機(jī)動車行駛速度緩慢、道路交通狀況擁擠不堪。因此，分析武漢市不同時段的車速，可以幫助了解城市交通的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行特點(diǎn)。2006年至2009年三年間，我們共收集了176張武漢市客運(yùn)出租車統(tǒng)一發(fā)票，其中，2007年有21張；2008年有96張；2009年有69張。發(fā)票上完整地記錄了日期、上車時間、下車時間、里程和金額數(shù)等信息。這些出租汽車，出行目的不同、車型不同、行駛路線各異，運(yùn)行狀態(tài)也有不同的變化，盡管交通運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜，但通過大量的統(tǒng)計(jì)分析，各種交通運(yùn)行狀態(tài)還是具有一定特征性傾向的，數(shù)據(jù)表如下：統(tǒng)計(jì)得出：2007年的平均速度為；2008年的平均速度為；2009年的平均速度為。據(jù)調(diào)查，武漢市機(jī)動車2006年平均時速為,而2007年平均時速為,與我們統(tǒng)計(jì)的出租車的平均車速是比較接近的。從統(tǒng)計(jì)表中可以看出，出租車的平均車速逐年提高，一方面說明武漢市車況、道路設(shè)施有所提高，另一方面說明道路運(yùn)行狀態(tài)仍處于擁擠程度上。表6：表6：武漢市出租車不同時段的速度統(tǒng)計(jì)表擁堵程度的量化模型與分析如何確定交通路口的最短綠燈時間來得到路口通行能力假設(shè)某一交通路口出現(xiàn)了交通堵塞，并且在該道路上滯留了輛類型相同的汽車，當(dāng)交通路口的的綠燈開始亮?xí)r，等待的車輛沿正方向運(yùn)動。如何確定最短的綠燈時間,使得該路口的通行能力為?圖5:圖5:全部N輛車通過沖突路口示意圖如上圖所示，用原點(diǎn)OO’表示交通路口沖突區(qū)，OA表示汽車經(jīng)過沖突區(qū)實(shí)際所需行駛的距離，即車輛停車線之間的距離。假設(shè)：每輛汽車長度恒為，相鄰汽車之間的安全間距為；當(dāng)綠燈亮?xí)r，汽車首先以加速度作勻加速運(yùn)動，再以恒定速度作勻速直線運(yùn)動，恒定速度為城市交通管理部門所規(guī)定的最高限定速度，記為；在道路上，由于車間間距較小，車隊(duì)中任一輛車的車速都受前一輛車的車速的制約，駕駛員只能按前車提供的信息采用相應(yīng)的車速來行駛。也就是說，前一輛車啟動后，下一輛車的司機(jī)有的反應(yīng)時間或延誤時間才啟動汽車。于是，第輛的初始坐標(biāo)位置為：每輛車從啟動到加速再到勻速運(yùn)動開始時所需要時間為：時間車輛走過的路程為于是，第輛從靜止?fàn)顟B(tài)司機(jī)反應(yīng)狀態(tài)汽車加速狀態(tài)汽車勻速運(yùn)動狀態(tài)路口的運(yùn)動方程為其中，為第輛汽車勻速運(yùn)動的時間。令，得因此，全部輛車通過路口所需要的最短綠燈時間 （1）此時，交通路口最短綠燈時間意味路口的通行能力為。對式（1）作進(jìn)一步分析：當(dāng)所有輛車全部通過路口并且路口綠燈單次持續(xù)時間較少時，說明該路口的通行能力越大，車輛被阻塞的可能性就越?。环粗?，當(dāng)路口綠燈單次持續(xù)時間越長才能使所有輛車全部通過路口，說明該路口的通行能力小，車輛被阻塞的可能性就大。如果路口綠燈的實(shí)際持續(xù)時間小于時，就意味：時間內(nèi)，只有部分車輛通過路口，還有一部分車輛仍滯留路口，出現(xiàn)車輛排隊(duì)現(xiàn)象。如果等待穿越路口的相鄰車輛的車間距離大于安全間距，所有輛車全部通過路口所花費(fèi)的時間長，即最短綠燈時間要長。同樣地，駕駛員反應(yīng)時間長，勢必導(dǎo)致最短綠燈時間也延長。如果，說明通行能力是車輛經(jīng)過路段某一截面的通行能力。對于式（1），當(dāng)城市交通管理部門所規(guī)定的最高限定速度為自變量，為函數(shù)，則有當(dāng)且僅當(dāng)時，有最小值計(jì)算可得，此時車輛作勻速運(yùn)動的合適速度為： （2）如果記，則。長度用下圖表示為：圖6:圖6:長度L示意圖如果給定了綠燈時間，則全部通過路口的車輛數(shù)為 （3）交通路口擁堵程度的量化模型在3.1.2節(jié)中，擁擠和堵塞、堵塞和嚴(yán)重堵塞是以、為分界線來確定擁堵程度的，即，需要統(tǒng)計(jì)一定時間范圍內(nèi)所有過路口的車輛平均速度。顯然平均速度是不易統(tǒng)計(jì)的，也是不好計(jì)算的。因此，單純地依靠人工觀測和統(tǒng)計(jì)平均速度的方式無法滿足需要的，必須要找到一個行之有效的方法。為此，我們作了進(jìn)一步的研究，得到了求平均車速的方法。說明如下。在時間內(nèi)，第一輛車運(yùn)行的距離 第二輛車運(yùn)行的距離第三輛車運(yùn)行的距離 ……第輛車運(yùn)行的距離于是所有輛車運(yùn)行的平均速度為 （4）從公式（4）可以發(fā)現(xiàn)，平均速度是機(jī)動車最高限速、機(jī)動車從加速到勻速這段時間產(chǎn)生的平均速度、以及整個車隊(duì)駕駛員反應(yīng)延遲平均速度的疊加。另外，我們有如下兩個推論：所有輛車運(yùn)行的平均距離。 （5）所有輛車從靜止?fàn)顟B(tài)到時間中這一過程所經(jīng)過的道路總長度。第一輛車運(yùn)行的距離，這一段距離包括距離。第輛車運(yùn)行的距離，故總距離 （6）通過計(jì)算公式（4），可以得到過路口的機(jī)動車平均速度，然后，再與交通擁堵分界線的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以計(jì)算該路口擁堵的級別。顯然，平均速度的計(jì)算簡單、容易，有規(guī)律性。實(shí)例分析—以珞喻路街道口為實(shí)例街道口的通行能力由公式（1）：可以計(jì)算出街道口的通行能力。根據(jù)調(diào)查，取最高限速（以3.2節(jié)統(tǒng)計(jì)的武漢市內(nèi)出租車平均速度的一定比值作參考）、機(jī)動車啟動時的加速度、駕駛員反應(yīng)時間、街道口綠燈時間、車頭距離（以出租車為例）、停車線距離。有：代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：（輛）于是，當(dāng)車道車流通過路口時的最大小時車輛數(shù)為（輛）于是，街道口的通行能力的預(yù)測如下（由于車輛為整數(shù)，取整有誤差）：表7：表7：街道口通行能力的預(yù)測表車道每分鐘通過最大車輛數(shù)最大小時車輛數(shù)單車道291716雙車道5834333車道8751504車道11668675車道14585846車道17410302值得注意的是，交通路口紅綠燈時間是呈周期性的，當(dāng)左側(cè)紅燈亮?xí)r道路左側(cè)的車輛停駛，不妨認(rèn)為此時道路右側(cè)的車輛在運(yùn)行(假設(shè)右側(cè)交通信號是綠燈)。據(jù)調(diào)查，珞喻路街道口高峰小時交通流量大約有6800輛，由于上表計(jì)算的是一直開綠燈的通行能力，即使綠燈持續(xù)時間占紅綠燈周期時間的，6車道的街道口的小時通行能力也僅約為5150輛。因而，街道口在高峰小時發(fā)生堵車可能性較大。下面給出綠燈時間發(fā)生改變時街道口的通行能力（其它參數(shù)保持不變）。表8：表8：綠燈持續(xù)時間和通行能力的關(guān)系表綠燈時間單車道通行能力（輛）60s2970s3480s3990s44100s50120s60由此可見，路口綠燈時間越長，通過的車輛就多；反之，時間越短，如果等候排隊(duì)的車輛多，就有可能導(dǎo)致阻塞。分析表明：在其它交通狀況保持不變的情況下，路口的單次綠燈持續(xù)時間制約了路口的實(shí)際通行能力，并且兩者之間呈現(xiàn)一種線性關(guān)系。街道口的擁堵級別根據(jù)過路口機(jī)動車的平均速度，識別出路口擁堵級別。由公式（4）得平均速度為： 說明街道口處于堵塞程度（）。如果道路處于嚴(yán)重堵塞狀態(tài)時，此時平均速度，約為，代入公式（4），有計(jì)算得：（輛）其平均時速為當(dāng)?shù)缆飞嫌?3輛、綠燈時間為65s時，此時約有32輛車處于等待第二次或第三次等待綠燈時間，平均時速為，道路交通處于嚴(yán)重堵塞狀態(tài)。分析表明：在其它交通狀況保持不變的情況下，道路通暢與否取決于路口的實(shí)際通行能力。而路口的單次綠燈持續(xù)時間又制約了路口的實(shí)際通行能力，因此必須根據(jù)運(yùn)行狀況實(shí)時調(diào)整紅綠燈的時間，繼而緩解交通堵塞問題。四、從兩方面推廣量化模型路段某一截面的通行能力和擁堵級別前面我們得出最短的綠燈時間，此時，交通路口最短綠燈時間意味路口的通行能力為。當(dāng)路口停車線之間的距離，就說明通行能力是車輛經(jīng)過路段某一截面的通行能力。于是有， （7）在3.4.1節(jié)中數(shù)據(jù)保持不變的情況下，計(jì)算有：當(dāng)?shù)耐ㄐ袝r間在路段某一截面上時，共有（輛）通過該截面。表明在相同時間范圍內(nèi)，截面的通行能力比路口的通行能力要大，也就說明路段上如果有沖突點(diǎn)或障礙時，通行能力降低。整個路段的擁堵級別由于已經(jīng)得到了各個路口以及路段截面的通行能力，那么就可以相應(yīng)地求出每個位置的機(jī)動車輛平均速度，再利用速度大小來確定擁堵